仿真設(shè)計流程精選(九篇)
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第1篇：仿真設(shè)計流程范文
關(guān)鍵詞： 飛行器設(shè)計； 協(xié)同設(shè)計仿真管理平臺； SIMULIA SLM； 二次開發(fā)
中圖分類號： V414.41； TB115.1文獻標(biāo)志碼： B
0引言
企業(yè)競爭力主要體現(xiàn)在創(chuàng)新設(shè)計能力方面，企業(yè)效益則直接受到產(chǎn)品的質(zhì)量、周期和成本等要素的影響.設(shè)計是一項創(chuàng)造性的活動，主要是根據(jù)用戶的需求對產(chǎn)品進行定義.總體設(shè)計承擔(dān)整個設(shè)計過程的組織和協(xié)調(diào)任務(wù)，因此總體能力強弱直接影響產(chǎn)品開發(fā)的成敗.飛行器總體設(shè)計就是對飛行器系統(tǒng)工程進行科學(xué)的技術(shù)管理，即創(chuàng)造產(chǎn)品概念、形成總體方案、實施技術(shù)協(xié)調(diào)；建模與仿真技術(shù)是保障系統(tǒng)方案的整體優(yōu)化、協(xié)調(diào)系統(tǒng)功能設(shè)計和實現(xiàn)的關(guān)鍵手段.
當(dāng)前階段，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)已在飛行器設(shè)計過程中得到眾多應(yīng)用，但在傳統(tǒng)研發(fā)模式下，數(shù)字仿真技術(shù)還沒有成為核心技術(shù)手段和研制流程的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié).數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)加快飛行器設(shè)計進程，但許多設(shè)計師個人積累的研制經(jīng)驗、模型和數(shù)據(jù)尚未得到有效管理，設(shè)計知識的傳承還沒有找到有效途徑.數(shù)字仿真技術(shù)是一項復(fù)雜的技術(shù)活動，在仿真建模、仿真模型確認(rèn)和仿真結(jié)果評估等環(huán)節(jié)需要進行嚴(yán)格的過程管理，才能得到高質(zhì)量仿真結(jié)果，支持產(chǎn)品設(shè)計.飛行器總體設(shè)計能力提升、知識積累和復(fù)用需要數(shù)字仿真技術(shù)，實施數(shù)字仿真技術(shù)需要在技術(shù)和資源保障等方面突破具體困難.
數(shù)字化設(shè)計技術(shù)代表當(dāng)前先進的設(shè)計理念，國外在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)方面取得很大進展，主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及航天、航空和兵器等.相關(guān)研究工作如美國沃特公司建立導(dǎo)彈綜合設(shè)計系統(tǒng)[1]，美國軍方建立IHAT系統(tǒng)，集成幾何、氣動、推進、彈道、熱、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性與控制和費用指標(biāo)等 [2]，美國NASA針對新一代運載技術(shù)建立AEE設(shè)計集成環(huán)境[3].
國內(nèi)亦高度重視數(shù)字化設(shè)計技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)諸多企業(yè)和研究部門正著手建立一批有代表性的導(dǎo)彈集成設(shè)計平臺，如國防科技大學(xué)航天與材料學(xué)院采用J2EE架構(gòu)建立導(dǎo)彈系統(tǒng)集成設(shè)計通用平臺[45]，西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院建立導(dǎo)彈總體方案設(shè)計系統(tǒng)[67]等.
本文針對復(fù)雜環(huán)境下高超聲速飛行器總體設(shè)計集成度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)周期長和試驗成本巨大等特點，通過二次開發(fā)，應(yīng)用SIMULIA SLM系統(tǒng)構(gòu)建飛行器協(xié)同設(shè)計仿真管理平臺，基本實現(xiàn)飛行器總體方案數(shù)字化設(shè)計仿真、設(shè)計知識的積累和復(fù)用，為飛行器總體設(shè)計人員提供專業(yè)化設(shè)計、仿真分析和數(shù)據(jù)管理工具，研究成果對企業(yè)協(xié)同設(shè)計仿真管理平臺的構(gòu)建具有一定的參考價值.
1平臺架構(gòu)
高超聲速飛行器協(xié)同設(shè)計仿真管理平臺的架構(gòu)見圖1，分為基礎(chǔ)資源層、平臺服務(wù)層、仿真應(yīng)用層、設(shè)計應(yīng)用層和平臺門戶層等5層.
2平臺實現(xiàn)
為實現(xiàn)平臺框架中提到的各項功能，需要基于成熟的仿真數(shù)據(jù)管理平臺框架軟件進行二次開發(fā)，本文選擇SIMULIA SLM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架軟件進行二次開發(fā).
圖 1平臺架構(gòu)
2.1平臺門戶層
各專業(yè)設(shè)計師與仿真工程師可通過統(tǒng)一的門戶界面登錄，在統(tǒng)一平臺網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成從預(yù)研論證、方案設(shè)計到工程設(shè)計等業(yè)務(wù)所需的飛行器全研制周期數(shù)字化設(shè)計仿真工作.系統(tǒng)客戶端包括總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動等能力單元的人機交互操作界面.具體講，根據(jù)型號研制現(xiàn)狀，通過定制開發(fā)方式，平臺門戶層提供IE風(fēng)格的、支持插件的滿足不同設(shè)計階段、不同設(shè)計人員的人機交互界面.
平臺登錄界面見圖2.
圖 2平臺登錄界面
2.2設(shè)計應(yīng)用層
設(shè)計應(yīng)用層主要由總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動等能力單元的專業(yè)快速設(shè)計系統(tǒng)組成.設(shè)計能力單元是按照飛行器研制流程工作需求組織的小規(guī)模多專業(yè)協(xié)同設(shè)計環(huán)境.專業(yè)快速設(shè)計系統(tǒng)是按照型號作業(yè)需求、利用作業(yè)流程組織的單專業(yè)數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng).專業(yè)的通用分析流程是專業(yè)設(shè)計經(jīng)驗積累、抽取、分解、標(biāo)準(zhǔn)化、組合配置串接出的復(fù)雜設(shè)計過程，數(shù)據(jù)、工具、過程與人員相互獨立，通過接口定制形成設(shè)計數(shù)據(jù)流，用標(biāo)準(zhǔn)過程形式封裝各類分析軟件（商業(yè)軟件和自編程序）形成技術(shù)支撐能力；通過計算過程自動化降低人員數(shù)量需求、人機交互補充系統(tǒng)智能處理水平，形成能力驅(qū)動型的研發(fā)模式.具體講，根據(jù)型號研制現(xiàn)狀，通過定制開發(fā)，設(shè)計師在人機交互界面上完成設(shè)計數(shù)據(jù)輸入、查看設(shè)計結(jié)果輸出、反饋設(shè)計決策和獲得設(shè)計幫助支持等.
2.3仿真應(yīng)用層
仿真應(yīng)用層主要由總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動等能力單元的仿真系統(tǒng)組成，主要工作有：（1）將標(biāo)準(zhǔn)的自動化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面，封裝成設(shè)計流程，供型號設(shè)計師使用.（2）將標(biāo)準(zhǔn)的有一定技術(shù)成熟度的仿真流程作為分析模版，供專業(yè)仿真工程師使用.（3）將企業(yè)共享的仿真工具、經(jīng)驗參數(shù)、專業(yè)模型和分析模版作為技術(shù)資源，供平臺上的專業(yè)研究師使用，創(chuàng)建作業(yè)分析流程.
仿真應(yīng)用層作為能力培養(yǎng)單位，具有仿真項目管理、專業(yè)知識管理、IT技術(shù)支持、仿真業(yè)務(wù)審核和仿真共享空間等交互工作界面.具體講，根據(jù)企業(yè)技術(shù)積累現(xiàn)狀和專業(yè)發(fā)展能力水平，通過二次開發(fā)定制，仿真應(yīng)用層能建立滿足產(chǎn)品研發(fā)所需的數(shù)字化仿真環(huán)境.
2.4平臺服務(wù)層
平臺服務(wù)層將實現(xiàn)對企業(yè)現(xiàn)有的知識數(shù)據(jù)、專業(yè)模型、分析流程、專業(yè)工具和IT工具等進行有效的配置管理，通過IT技術(shù)能力有效實施系統(tǒng)工程思想的管理方法，在數(shù)據(jù)集成管理、工具集成及過程自動化、系統(tǒng)協(xié)同仿真和穩(wěn)健性優(yōu)化等信息處理能力方面通過大幅提高數(shù)據(jù)交互效率和質(zhì)量、仿真計算效率和數(shù)據(jù)處理能力、豐富決策手段和其科學(xué)性，最終實現(xiàn)設(shè)計人員的工作效率提高、研發(fā)周期縮短、設(shè)計質(zhì)量提升的目的.平臺服務(wù)層是數(shù)字仿真管理平臺建設(shè)的核心基礎(chǔ)條件，需要專業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理平臺框架軟件的支持.
2.5基礎(chǔ)資源層
基礎(chǔ)資源層將產(chǎn)品研發(fā)中積累、總結(jié)、歸納所形成的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，軟件分析工具，硬件計算設(shè)備等進行有效的共享管理；分類存儲和積累產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)有利于設(shè)計信息的匯總、設(shè)計知識的提煉和設(shè)計幫助的實時支持；共享軟硬件技術(shù)資源并通過與資源管理和調(diào)度系統(tǒng)的集成，能為全體設(shè)計人員提供高性能計算資源，提高設(shè)計效率和可靠性，提高投資的效益.基礎(chǔ)資源層中的技術(shù)元素需要專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等資源支持，接受平臺管理層的調(diào)度和管理.
3應(yīng)用實例
以方案階段導(dǎo)彈典型設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化和仿真驗證為目標(biāo)，將總體、彈道、氣動和結(jié)構(gòu)等專業(yè)的仿真過程集成于數(shù)字仿真管理平臺，初步實現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計仿真工作的流程化.通過流程的運行考核數(shù)字仿真管理平臺的數(shù)據(jù)管理、任務(wù)管理和流程管理功能.相關(guān)應(yīng)用成果見圖3～5.
圖 3飛行器總體參數(shù)初步設(shè)計圖 4氣動設(shè)計仿真
圖 5結(jié)構(gòu)設(shè)計仿真
通過某型號方案設(shè)計仿真在平臺中的應(yīng)用，實現(xiàn)導(dǎo)彈方案階段設(shè)計仿真工作的流程化，形成6大業(yè)務(wù)流程和21個仿真流程，實現(xiàn)設(shè)計方法的靈活調(diào)用、積累、復(fù)用和更新；通過平臺化的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和管理實現(xiàn)專業(yè)間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、過程數(shù)據(jù)版本的規(guī)范化管理和數(shù)據(jù)引用的可追溯性；通過4個專業(yè)應(yīng)用驗證數(shù)字仿真管理平臺的基本功能；驗證知識積累和復(fù)用機制的可行性；驗證業(yè)務(wù)流程模型的提煉和仿真過程的組織符合型號研制的工作實際.
4結(jié)束語
將SIMULIA SLM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架軟件進行二次開發(fā)，構(gòu)建飛行器總體協(xié)同設(shè)計仿真管理平臺的雛形，并得到初步應(yīng)用.研究成果對企業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理平臺的構(gòu)建具有一定的參考價值.
雖然數(shù)字化仿真技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的各階段，并取得顯著效果，很多企業(yè)越來越認(rèn)識到仿真數(shù)據(jù)管理的重要性和必要性，但是構(gòu)建企業(yè)級的仿真數(shù)據(jù)管理平臺仍面臨著許多挑戰(zhàn).
（1）目前，市場上的商用仿真數(shù)據(jù)管理軟件都還處于發(fā)展和完善階段，并且仿真數(shù)據(jù)管理平臺需要根據(jù)企業(yè)自身的需求進行大量的定制開發(fā)和實施工作；
（2）結(jié)合定制開發(fā)，企業(yè)自身業(yè)務(wù)流程、仿真流程的梳理是1個不斷迭代的過程，需要專業(yè)級主任設(shè)計師長期不懈的努力；
（3）需要企業(yè)進行仿真數(shù)據(jù)、經(jīng)驗知識的積累，并使仿真應(yīng)用規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化；
（4）仿真工具的開放性和易集成性對仿真數(shù)據(jù)管理平臺的構(gòu)建也有至關(guān)重要的影響.
因此，構(gòu)建真正的能適應(yīng)企業(yè)自身需求發(fā)展的數(shù)字仿真管理平臺還需要整體規(guī)劃、分布實施，本文所完成的工作只是萬里邁出的第一步.參考文獻：
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第2篇：仿真設(shè)計流程范文
關(guān)鍵詞： 模擬分析； 數(shù)據(jù)管理； CAE模板
中圖分類號： TP392文獻標(biāo)志碼： B
0引言
中國第一汽車股份有限公司（簡稱一汽）技術(shù)中心承擔(dān)一汽集團商用車產(chǎn)品、乘用車產(chǎn)品及發(fā)動機、變速箱、車身和汽車電子等重要總成的自主研發(fā)任務(wù)，在國內(nèi)最早將CAE技術(shù)用于汽車產(chǎn)品自主研發(fā).經(jīng)過二十多年的發(fā)展，CAE技術(shù)已經(jīng)在一汽技術(shù)中心的產(chǎn)品開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮重要作用，形成基礎(chǔ)部、車身部和發(fā)動機部等多支數(shù)百人、實踐經(jīng)驗豐富的CAE仿真分析團隊，涉及的領(lǐng)域涵蓋商用車和乘用車的發(fā)動機、底盤、車身和整車等，囊括整車多體動力學(xué)分析（平順性和操縱穩(wěn)定性仿真、懸架性能、中低頻振動、動力性和經(jīng)濟性等）、車身安全和結(jié)構(gòu)分析（碰撞和安全性、車身模態(tài)、強度和剛度分析等）、整車及發(fā)動機CFD分析（發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、機艙流動分析、氣缸內(nèi)流動燃燒分析、整車空氣動力學(xué)分析、空調(diào)系統(tǒng)分析和氣動噪聲分析等）和結(jié)構(gòu)分析（缸體、缸蓋有限元分析，發(fā)動機懸置托架拓?fù)鋬?yōu)化和疲勞耐久性分析等）以及涉及單學(xué)科和多學(xué)科的優(yōu)化分析等.
經(jīng)過多年投入，相關(guān)的軟、硬件設(shè)施得到完善，與產(chǎn)品設(shè)計體系、試驗驗證體系一道，成為產(chǎn)品開發(fā)的重要支撐.CAE的重要性、有效性得到廣泛認(rèn)同，形成較為完整并經(jīng)實踐驗證可行的一套分析流程和規(guī)范.隨著產(chǎn)品性能要求的不斷提升和新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，技術(shù)中心CAE專家和部門也在不斷對其進行更新和修訂，保證CAE技術(shù)對設(shè)計的指導(dǎo)作用.在長期的分析實踐中，積累了大量的CAE分析模型、數(shù)據(jù)、結(jié)果、報告及與相關(guān)的試驗數(shù)據(jù).
技術(shù)中心十分強調(diào)CAE工程師與設(shè)計師、試驗工程師的協(xié)作，CAE工程師隸屬于各個專業(yè)科室，除結(jié)構(gòu)分析外，沒有專門的計算分析科室.這種組織結(jié)構(gòu)有利于CAE工程師與設(shè)計師的交流，有利于對問題的準(zhǔn)確理解和定義，也有利于向設(shè)計師準(zhǔn)確地解釋分析結(jié)果.
隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的發(fā)展，技術(shù)中心CAE應(yīng)用也體現(xiàn)出不足，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
（1）知識和數(shù)據(jù)管理.大量的仿真分析數(shù)據(jù)存儲于個人計算機上，沒有統(tǒng)一存儲和按項目及數(shù)據(jù)屬性分類歸檔，難以檢索，難以共享和重復(fù)利用；仿真分析數(shù)據(jù)目前的存儲和管理方式造成部門之間信息共享困難，部門之間信息和數(shù)據(jù)溝通效率低；雖積累了大量的各學(xué)科分析流程經(jīng)驗，但沒有系統(tǒng)地總結(jié)和梳理，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和文檔化，難以有效推廣利用，仿真分析結(jié)果的一致性難以保證；向新員工傳授已有仿真分析經(jīng)驗的過程較慢，不利于新員工的快速成長.
（2）項目支撐.對于大的車型或總成研發(fā)項目，多個部門人員參與并產(chǎn)生眾多分析任務(wù)，缺乏對分析任務(wù)進展和結(jié)果進行監(jiān)控的方便方式；缺少支持項目經(jīng)理充分利用CAE工具的環(huán)境和平臺.
（3）效率和資源.重復(fù)工作占用大量人力資源，骨干人員深陷常規(guī)分析任務(wù)，影響其在新方法、新技術(shù)研究方面投入精力，不利于專業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展；CAE相關(guān)軟、硬件資源的應(yīng)用效率得不到統(tǒng)計評估.
基于上述情況，有必要建立支撐仿真數(shù)據(jù)及知識管理的IT系統(tǒng).
1需求分析與系統(tǒng)設(shè)計
1.1總體目標(biāo)
若想改變技術(shù)中心CAE工作的現(xiàn)狀，需建立企業(yè)級的CAE數(shù)據(jù)及知識管理平臺.從技術(shù)中心的研發(fā)特點和現(xiàn)狀出發(fā)，充分體現(xiàn)和溶入技術(shù)中心在長期的CAE實踐中取得的成果、經(jīng)驗和規(guī)范，形成一個基于成熟CAE系統(tǒng)架構(gòu)的企業(yè)級協(xié)同仿真平臺.該平臺將仿真知識（數(shù)據(jù)）管理、仿真流程管理及權(quán)限和分析任務(wù)管理等功能融于一體，建立并不斷積累技術(shù)中心仿真分析知識庫，實現(xiàn)CAE項目質(zhì)量監(jiān)控，促進技術(shù)中心的CAE應(yīng)用，從而支持企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新工作.同時，借鑒國外同行的CAE分析發(fā)展成熟的實踐經(jīng)驗，快速提高和完善CAE能力以協(xié)助自主研發(fā)能力的提高.
系統(tǒng)目標(biāo)：
（1）CAE數(shù)據(jù)及知識的管理、積累和重用.
（2）項目質(zhì)量保障，規(guī)范CAE活動、有效支持產(chǎn)品開發(fā)項目、實現(xiàn)CAE分析的工程價值.
1.2系統(tǒng)設(shè)計思路
技術(shù)中心CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)基于SimManager R3.1 產(chǎn)品框架實現(xiàn)，該產(chǎn)品框架包括仿真數(shù)據(jù)和流程管理的基本功能.CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的功能在該產(chǎn)品框架基礎(chǔ)上通過配置和開發(fā)實現(xiàn).這種方式有助于縮短開發(fā)時間、降低項目風(fēng)險，并保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和擴展性.
在系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計方面，構(gòu)建中心級仿真數(shù)據(jù)及知識管理平臺框架+各科室專業(yè)仿真流程的設(shè)計方式.中心級的仿真數(shù)據(jù)及知識管理平臺框架涵蓋系統(tǒng)及各專業(yè)通用的功能，如公共數(shù)據(jù)維護、外部系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)版本控制及變更、報告自動生成、知識重用和仿真業(yè)務(wù)流程等，該框架在比較長的時期內(nèi)保持穩(wěn)定.各個專業(yè)的分析流程隨著CAE技術(shù)和手段的不斷完善逐步擴展和豐富.成熟和規(guī)范的專業(yè)流程可以通過自動化的方式在系統(tǒng)中使用，提高工作效率；相對不成熟的分析流程可以通過數(shù)據(jù)的版本控制功能按照存儲數(shù)據(jù)規(guī)范將仿真數(shù)據(jù)保存到平臺數(shù)據(jù)庫，不影響數(shù)據(jù)和知識的積累.中心框架和專業(yè)學(xué)科見圖1.
整體功能架構(gòu)包括中心級CAE管理模塊、各專業(yè)學(xué)科功能模塊和外部系統(tǒng)集成接口模塊3個部分.
中心級CAE管理模塊包括在SimManager 產(chǎn)品基礎(chǔ)上建立CAE數(shù)據(jù)及知識管理模塊、項目質(zhì)量監(jiān)控模塊和業(yè)務(wù)流程管理模塊等.SimManager 產(chǎn)品包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、基礎(chǔ)流程管理模塊、基礎(chǔ)權(quán)限管理模塊、集成客戶端模塊和數(shù)據(jù)庫接口模塊等.在基礎(chǔ)功能模塊的基礎(chǔ)上通過開發(fā)和配置建立中心級CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的架構(gòu)，該架構(gòu)保持穩(wěn)定性，滿足技術(shù)中心目前及未來發(fā)展的需要.
各專業(yè)學(xué)科，包括安全學(xué)科、多體動力學(xué)學(xué)科、CFD學(xué)科、NVH學(xué)科、結(jié)構(gòu)與耐久性學(xué)科和工藝仿真學(xué)科等都需要使用CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)，并且將來可以向其他學(xué)科擴展.其中安全學(xué)科、多體動力學(xué)學(xué)科和CFD學(xué)科等有超出中心級模塊的需求，需要針對本學(xué)科進行功能開發(fā).其他學(xué)科的需求由中心級的模塊功能涵蓋.
外部系統(tǒng)集成接口模塊提供外部系統(tǒng)集成接口，包括從信息網(wǎng)提取人員信息（通過中間格式文件），并預(yù)留高性能計算系統(tǒng)接口.
CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)支持各種角色從客戶端（B/S架構(gòu)客戶端）以自己的權(quán)限在系統(tǒng)中進行工作，系統(tǒng)支持技術(shù)中心用戶異地訪問和使用.
1.4CAE知識管理和重用
CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)實現(xiàn)CAE知識的管理和重用，CAE知識表現(xiàn)在：（1）評價參數(shù)；（2）分析報告；（3）分析過程數(shù)據(jù)，設(shè)計模型，網(wǎng)格模型，設(shè)計輸入條件，分析模型，求解文件，原始結(jié)果和關(guān)鍵結(jié)果等；（4）分析規(guī)范，包括分析流程規(guī)范、分析相關(guān)材料數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)模型和二次開發(fā)工具等.
這些CAE知識通過CAE任務(wù)模板、自動化流程和分類保存的CAE數(shù)據(jù)模型等方式實現(xiàn)管理并重用.
1.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計
數(shù)據(jù)庫設(shè)計決定系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)的規(guī)范，是整個系統(tǒng)運行的基礎(chǔ).CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計在SimManager產(chǎn)品已經(jīng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)之上，通過配置和開發(fā)以滿足CAE集成平臺的業(yè)務(wù)需要.
面向CAE分析業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)類型，涉及前處理、求解、后處理和其他分析業(yè)務(wù)等.在此基礎(chǔ)上，CAE集成平臺根據(jù)平臺業(yè)務(wù)需要增加平臺自有的數(shù)據(jù)類型，其關(guān)系見圖3，圖中箭頭表示“繼承自”的關(guān)系.
1.6流程和權(quán)限管理
基于SimManager的CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的流程管理步驟：（1）詳細(xì)分析和梳理用戶流程及調(diào)研結(jié)果；（2）定義、規(guī)劃數(shù)據(jù)模型，定義流程中的數(shù)據(jù)模型；（3）定義、規(guī)劃流程動作，定義流程動作的輸入、輸出；（4）配置數(shù)據(jù)模型；（5）流程動作相關(guān)配置或開發(fā)；（6）如果有隊列系統(tǒng)，考慮隊列系統(tǒng)的集成.
CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)中的用戶權(quán)限管理是通過基礎(chǔ)運行框架SimManager的權(quán)限訪問系統(tǒng)中角色（Role）、域/項目（Domain/Project）和數(shù)據(jù)級別（Release Level）等來綜合實現(xiàn)的.具體為：（1）對數(shù)據(jù)的權(quán)限，包括對數(shù)據(jù)的讀、寫、刪除、流程執(zhí)行、數(shù)據(jù)等級提升、數(shù)據(jù)等級降低、流程的終止和更改數(shù)據(jù)所有者等；（2）流程權(quán)限，系統(tǒng)根據(jù)角色的不同，對流程功能進行分配，包括普通用戶流程、審計管理流程、系統(tǒng)管理功能和安全管理功能等.在CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)中，通過角色和數(shù)據(jù)級別等方式，實現(xiàn)對用戶的權(quán)限控制.例如，項目中包括哪些人員，哪些人員為管理者、哪些為分析項目負(fù)責(zé)人，一旦具有相應(yīng)的角色和權(quán)限，即可以訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)的操作.
2系統(tǒng)實施
2.1系統(tǒng)架構(gòu)定義
CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)見圖4.包括：（1）客戶端/本地機，用戶主要通過瀏覽器訪問CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺；（2）SimManager網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器為一立的服務(wù)器；（3）數(shù)據(jù)庫采用用戶目前使用的Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；（4）文件存儲服務(wù)器直接mount到SimManager服務(wù)器端；（5）SimManager和應(yīng)用軟件的License通過Flexm等方式安裝在License服務(wù)器上.專業(yè)科室的專業(yè)工具軟件的License平臺不做通用管理，但是需要保證在需要軟件許可時能夠訪問對應(yīng)的License服務(wù)器.
訪問與集成方式有兩種：（1）客戶端/本地機以http方式訪問SimManager網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器，在本地機上應(yīng)安裝有JRE環(huán)境；（2）SimManager平臺以JDBC方式訪問數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫的訪問為開箱即用功能，只需在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫實例即可，部署完成即可使用.
2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型構(gòu)建
充分利用SimManager產(chǎn)品自帶的數(shù)據(jù)模型，結(jié)合技術(shù)中心的實際仿真業(yè)務(wù)需要，對數(shù)據(jù)模型進行構(gòu)建.基于簡潔實用的原則，構(gòu)建以下數(shù)據(jù)模型：
（1）CAE任務(wù)模板.一個CAE任務(wù)模板代表一個標(biāo)準(zhǔn)的分析類型，在CAE任務(wù)模板上附屬相關(guān)分類屬性、仿真數(shù)據(jù)歸檔規(guī)范、評價參數(shù)、應(yīng)用工具和報告模板等文檔.CAE任務(wù)模板作為仿真分析工作實施、仿真數(shù)據(jù)入庫保存和創(chuàng)建CAE任務(wù)的依據(jù).各專業(yè)必須對CAE相關(guān)的分析類型進行梳理和歸納，建立標(biāo)準(zhǔn)的CAE任務(wù)模板.
（2）項目.與技術(shù)中心項目管理系統(tǒng)的項目相一致，對應(yīng)實際的研發(fā)項目.可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建或者從項目管理系統(tǒng)中導(dǎo)入.
（3）任務(wù).CAE任務(wù)作為在項目中實例化的CAE任務(wù)模板，可以作為分配給CAE工程師的最小的工作單元.
（4）方案.即附屬于一個任務(wù)的分析方案，在一個任務(wù)下，設(shè)計師可以提交多個輪次多個設(shè)計方案作為輸入供CAE工程師進行分析，CAE工程師也可以自己創(chuàng)建方案并進行分析.一個方案包括一系列的分析數(shù)據(jù)，如評價參數(shù)、設(shè)計模型、網(wǎng)格模型、設(shè)計輸入條件、分析模型、原始結(jié)果、關(guān)鍵結(jié)果和分析報告等，這些分析數(shù)據(jù)依據(jù)相應(yīng)的CAE任務(wù)模板的規(guī)范保存.
在CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)中，充分考慮仿真數(shù)據(jù)分類和查看，用戶可以從項目、學(xué)科和產(chǎn)品節(jié)點等視角查看相關(guān)仿真數(shù)據(jù).
2.3CAE知識管理和項目質(zhì)量保障
在CAE知識管理和項目質(zhì)量保障方面，系統(tǒng)借助以下技術(shù)措施和應(yīng)用來實現(xiàn)需求：（1）CAE仿真數(shù)據(jù)的分類；（2）項目、學(xué)科和產(chǎn)品視角的數(shù)據(jù)查看；（3）對標(biāo)歷史數(shù)據(jù)，用于對比當(dāng)前方案與同類歷史方案的同類參數(shù)，協(xié)助分析任務(wù)判斷當(dāng)前方案的優(yōu)劣，同時幫助分析隨著年代的推移，各個參數(shù)的變化趨勢；（4）評價參數(shù)跟蹤，用于在一個任務(wù)進行過程中，方案的評價參數(shù)隨著迭代逐步變化的情況；（5）評價參數(shù)分類滿足情況統(tǒng)計，將所有模板的設(shè)計相關(guān)的評價參數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)分類，評估在一個項目、任務(wù)或某產(chǎn)品節(jié)點的相關(guān)設(shè)計和相關(guān)評價參數(shù)對各個分類的滿足情況.
2.4與其他系統(tǒng)集成
與CAE數(shù)據(jù)及知識管理平臺相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)包括中心信息網(wǎng)、各專業(yè)室求解服務(wù)器隊列系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)等.
CAE數(shù)據(jù)及知識管理系統(tǒng)的人員信息來自于技術(shù)中心OA網(wǎng)，CAE管理系統(tǒng)集成隊列系統(tǒng)MSC.Analysis Manager/PBS，實現(xiàn)求解任務(wù)的遠(yuǎn)程提交和監(jiān)控.系統(tǒng)的項目信息和項目管理系統(tǒng)保持一致，可以導(dǎo)入也可以在系統(tǒng)中直接創(chuàng)建.
3仿真分析自動化
在系統(tǒng)中集成仿真軟件，尤其是CFD模塊和安全模塊，相關(guān)流程緊密結(jié)合在系統(tǒng)中，實現(xiàn)仿真過程的自動化，提高效率.
SimManager提供服務(wù)器端（SSAE）和客戶端（CSAE）兩種運行方式封裝應(yīng)用軟件.服務(wù)器端運行方式應(yīng)用軟件安裝在服務(wù)器端，用戶無交互運行；客戶端運行方式應(yīng)用軟件安裝在客戶端，用戶通過瀏覽器登陸到SimManager服務(wù)器，執(zhí)行相應(yīng)的流程，SimManager調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序，用戶以交互式或自動方式來執(zhí)行應(yīng)用程序.
SimManager將工具軟件封裝在流程中，有兩種運行方式：（1）交互式，SimManager將應(yīng)用軟件啟動，用戶在軟件中操作完成相應(yīng)的任務(wù)工作；（2）自動式，SimManager將應(yīng)用軟件啟動，根據(jù)提供的腳本模板自動完成相應(yīng)的工作.
3.1氣道CFD分析自動化
為方便在氣道設(shè)計過程中及時根據(jù)氣道穩(wěn)態(tài)CFD模擬分析結(jié)果指導(dǎo)氣道3D模型的設(shè)計，同時對氣道模擬分析過程規(guī)范化，開發(fā)嵌入到CAE平臺中的氣道自動分析流程模塊，自動分析過程見圖5.
仿真規(guī)范管理是對安全仿真分析所涉及的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備文件、過程文件、接過文件和仿真方法等相關(guān)的規(guī)范文件進行明確定義及編寫，并在系統(tǒng)開發(fā)過程中進行固化，指導(dǎo)實際的仿真分析工作，主要包括：（1）材料名稱命名規(guī)范；（2）截面特性名稱命名規(guī)范；（3）焊點文件編寫規(guī)范；（4）車身總成命名規(guī)范；（5）所有相關(guān)文件的命名規(guī)范；（6）各分析模版的計算分析規(guī)范；（7）關(guān)鍵結(jié)果提取規(guī)范；（8）自動化報告生成規(guī)范.
第3篇：仿真設(shè)計流程范文
（上海飛機設(shè)計研究院國家重點實驗室，中國 上海 201210）
【摘 要】航電全數(shù)字仿真在航電系統(tǒng)性能的確認(rèn)及驗證（V&V）流程中有著重要的作用，有助于進行早期評估以優(yōu)化所有資源的使用，減少開發(fā)時間。研究了航電全數(shù)字仿真平臺的軟硬件實現(xiàn)，并利用研究成果搭建了航電系統(tǒng)全數(shù)字仿真平臺，該平臺可用于對航電系統(tǒng)需求進行確認(rèn)。
關(guān)鍵詞 全數(shù)字仿真；航電系統(tǒng)；需求確認(rèn)
Research on Avionics Full Digital Simulation Platform
WANG Ya-jie
(State Key Laboratory, Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)
【Abstract】Avionics digital simulation is important in the validation of avionics system and in the process of .V&V, it help optimalize the resource and decrease the develop time on the early stage. This paper focus on the realization of the avionics digital platform, this platform can do the validation of avionics system.
【Key words】Full digital system；Avionics system；Requirement validation
0 引言
航電全數(shù)字仿真在航電系統(tǒng)性能的確認(rèn)及驗證（V&V）流程中有著重要的作用，在航電設(shè)計的早期階段，通過模型及仿真的方式進行系統(tǒng)可行性分析、驗證，有助于進行早期評估以優(yōu)化所有資源的使用，能在短時間內(nèi)檢驗構(gòu)型變化，從而減少開發(fā)時間。
本文所研究的航電全數(shù)字仿真平臺主要包括主仿真系統(tǒng)和上位機仿真監(jiān)控軟件、建模相關(guān)軟件等。在數(shù)字仿真階段，模型之間通過反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，各仿真節(jié)點可自由配置航電模型?？紤]后續(xù)向半物理仿真測試的要求，主仿真系統(tǒng)要具備高度可復(fù)用性，預(yù)留與前端設(shè)備的數(shù)據(jù)接口，并且在不修改已開發(fā)的仿真模型基礎(chǔ)上，順利實現(xiàn)全數(shù)字仿真向半物理仿真的過渡。上位機軟件提供程控開關(guān)，實現(xiàn)模型和配線的同時切換，便于真實設(shè)備接入仿真網(wǎng)絡(luò)。
1 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
航電全數(shù)字仿真系統(tǒng)采用上下位機結(jié)構(gòu)形式。上位機主要運行仿真建模及仿真試驗的應(yīng)用軟件，如Rhapsody、實時仿真過程的監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)模型管理平臺等。上位機采用普通PC機，Windows操作系統(tǒng)。下位機采用工業(yè)控制計算機，PCI總線形式。在實時內(nèi)核的調(diào)度下運行多任務(wù)的航電系統(tǒng)的仿真模型，通過反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)模擬各分系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，并響應(yīng)上位機的命令，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與下載。仿真監(jiān)控計算機與實時仿真節(jié)點通過以太網(wǎng)進行連接，它們之間的通訊是通過TCP/IP協(xié)議，仿真監(jiān)控計算機與實時仿真節(jié)點通過以太網(wǎng)主要是傳輸監(jiān)控軟件發(fā)給實時節(jié)點的指令；實時仿真節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通訊是通過反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)，模擬航電系統(tǒng)各模塊間的數(shù)據(jù)通訊，仿真監(jiān)控計算機對反射內(nèi)存網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行監(jiān)控。航電全數(shù)字仿真平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。
2 系統(tǒng)工作流程圖
航電全數(shù)字仿真平臺的工作流程圖如圖2所示。數(shù)據(jù)模型管理平臺導(dǎo)入系統(tǒng)ICD數(shù)據(jù)，設(shè)計仿真網(wǎng)絡(luò)和硬件信息，導(dǎo)出Rhapsody模型的ICD數(shù)據(jù)和打包、解包算法。Rhapsody設(shè)計航電系統(tǒng)的狀態(tài)圖，進行全數(shù)字仿真。在數(shù)據(jù)模型管理平臺描述航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實際物理形式。最后導(dǎo)出航電系統(tǒng)的實時仿真Rhapsody模型。實時模型與全數(shù)字模型融合生成，最終的實時仿真模型。通過Rhapsody將導(dǎo)出Rhapsody模型編譯為可執(zhí)行仿真程序。監(jiān)控軟件下載實時仿真模型，并且監(jiān)控運在嵌入式系統(tǒng)的實時模型的變量。同時監(jiān)控軟件可以將實時仿真的模型的數(shù)據(jù)保存到本地數(shù)據(jù)庫中，仿真結(jié)束后可以解析回放記錄的數(shù)據(jù)。
3 實時系統(tǒng)設(shè)計
實時操作系統(tǒng)VxWorks開發(fā)是整個航電全數(shù)字仿真平臺的基礎(chǔ)和核心。VxWorks鏡像的制作和VxWorks應(yīng)用程序的開發(fā)是下位機實時系統(tǒng)的主要工作。
3.1 VxWorks鏡像制作
VxWorks鏡像成生可以通過Tornado建立一個bootable工程，并對VxWorks的內(nèi)核進行裁減，裁剪過程如圖3所示。裁剪結(jié)束后需要對romInit.s、romStart.c、sysAlib.s、sysLib.c等文件進行修改，滿足場景要求。
3.2 VxWorks應(yīng)用程序的開發(fā)
VxWorks應(yīng)用程序開發(fā)包括檢測下位機PCI設(shè)備、下位機IP地址配置、PCI板卡驅(qū)動程序設(shè)計等，本文以PCI板卡驅(qū)動程序設(shè)計為例說明開發(fā)過程。在VxWorks中以太網(wǎng)、串行設(shè)備的驅(qū)動開發(fā)與普通的PCI板卡的開發(fā)有很大的不同，具體的開發(fā)過程如圖4所示。
4 結(jié)束語
本文研究了航電全數(shù)字仿真平臺的軟硬件實現(xiàn)，并利用研究成果搭建了航電系統(tǒng)全數(shù)字仿真平臺，該全數(shù)字仿真平臺可以用于航電系統(tǒng)設(shè)計早期對航電系統(tǒng)的需求進行確認(rèn)，以期在航電系統(tǒng)設(shè)計早期盡早對系統(tǒng)的可用性和完整性進行測試，減少開發(fā)時間，符合確認(rèn)及驗證（V&V）流程。
參考文獻
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第4篇：仿真設(shè)計流程范文
【關(guān)鍵詞】ERP沙盤 集團化 仿真系統(tǒng)
一、引言
現(xiàn)有的ERP沙盤模擬課程以及配套的ERP仿真系統(tǒng)是基于單個企業(yè)的流程仿真，包括仿真企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)模型、業(yè)務(wù)流程模型、作業(yè)流程建模、流程仿真優(yōu)化。然而在實際教學(xué)過程中，一旦某個模擬企業(yè)經(jīng)營不善則面臨破產(chǎn)。但為了能讓破產(chǎn)的模擬企業(yè)能夠繼續(xù)參與運營，需要由授課教師向企業(yè)注資，而注資后的企業(yè)在后續(xù)運營過程中又會對其他企業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響。為了解決上述問題，本課題擬對在ERP企業(yè)內(nèi)部流程仿真模擬的基礎(chǔ)上，將購買法應(yīng)用于非同一控制下的集團企業(yè)并購中，設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于集團化的企業(yè)ERP仿真系統(tǒng)。
二、支持企業(yè)并購的集團企業(yè)ERP仿真模擬系統(tǒng)
（一）基于Comet的HTTP長連接實現(xiàn)消息推送機制。
COMET使用了客戶端（Web瀏覽器，使用XMLHttpRequest）和服務(wù)器之間的持久連接。
這種機制解決了系統(tǒng)的性能要求，每當(dāng)一個消息需要發(fā)送到客戶端，如果客戶端的一個持久連接是開放的，客戶端應(yīng)該立刻收到它而幾乎沒有延遲。如果客戶端需要將消息發(fā)送給服務(wù)器，可以使用非持久連接，服務(wù)器處理完后立即返回。
（二）基于序列化對象的對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計。
集團企業(yè)ERP仿真軟件的數(shù)據(jù)庫由40余張表構(gòu)成，其主體部分如圖2所示。其中小組盤面信息和操作數(shù)據(jù)均通過序列化對象進行存儲。特別是操作數(shù)據(jù)實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)數(shù)據(jù)存儲。
基于序列化對象的對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要包括兩部分，一部分為數(shù)據(jù)庫設(shè)計，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺上通過存儲序列化對象實現(xiàn)了對象關(guān)系數(shù)據(jù)的存儲。另外一部分是通過應(yīng)用程序中的業(yè)務(wù)邏輯代碼實現(xiàn)了對象序列化和反序列化操作。
集團企業(yè)ERP仿真軟件的數(shù)據(jù)庫由40余張表構(gòu)成，其中小組盤面信息和操作數(shù)據(jù)均通過序列化對象進行存儲。特別是操作數(shù)據(jù)實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)數(shù)據(jù)存儲。
（三）集團企業(yè)ERP仿真軟件的架構(gòu)設(shè)計。
2.基于Command模式的命令架構(gòu)
仿真企業(yè)的每項操作在設(shè)計之初均有條件的允許“撤銷”，以便在企業(yè)誤操作時可以撤銷因誤操作造成的影響，因此，系統(tǒng)在設(shè)計上采用了設(shè)計模式中的Command模式架構(gòu)。
三、總結(jié)
集團化的企業(yè)ERP仿真模擬系統(tǒng)可以直接進行軟件銷售或是經(jīng)過改造開發(fā)出針對高校教學(xué)的實訓(xùn)產(chǎn)品或其它產(chǎn)品銷售。另外基于Comet的HTTP長連接的消息推送機制也可以作為中間件銷售，可以嵌入到其它產(chǎn)品中為其提供即時消息服務(wù)。這將會取得很好的經(jīng)濟效應(yīng)。
參考文獻：
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第5篇：仿真設(shè)計流程范文
針對工程師缺乏有限元知識成為許多廠家成功應(yīng)用沖壓CAE軟件的障礙的問題，以汽車翼子板為例，詳細(xì)介紹JSTAMP/NV的沖壓仿真模板定制功能.該功能使工程師在缺乏有限元知識的情況下能成熟應(yīng)用沖壓仿真技術(shù).
關(guān)鍵詞：
JSTAMP/NV； 模板定制； 沖壓仿真； 汽車； 翼子板
中圖分類號： TG386； TB115.7
文獻標(biāo)志碼： B
0引言
隨著有限元技術(shù)的日益普及，沖壓仿真技術(shù)已被越來越多的模具和沖壓廠商重視.在引入沖壓仿真軟件的同時，各廠商需要面對一個難題，即工程師缺乏有限元知識，不能有效地利用仿真軟件并進行合理的參數(shù)設(shè)置.各個軟件提供商針對該問題都有不同的應(yīng)對方案，本文介紹的JSOL公司沖壓仿真軟件JSTAMP/NV即可簡單、有效地提供模板定制功能.
1模板定制功能概述
所謂模板定制，即通過在原有默認(rèn)仿真參數(shù)的基礎(chǔ)上，或根據(jù)實際需要進一步優(yōu)化參數(shù)，進而設(shè)定相應(yīng)的仿真工序流程，然后將上述所有設(shè)定保存為模板.①在下次碰到類似工藝方案的零件時，即可直接套用模板，而不必再次設(shè)定工藝流程和仿真參數(shù)，大大提升仿真工作效率并可以繼承前人的仿真經(jīng)驗，降低應(yīng)用沖壓仿真技術(shù)的門檻，使新人也可快速上手JSTAMP/NV仿真軟件，實現(xiàn)沖壓仿真的流程化和標(biāo)準(zhǔn)化.
2汽車翼子板模板定制的應(yīng)用實例
為具體地介紹模板定制功能，本文通過對汽車翼子板的仿真參數(shù)和工藝流程進行模板設(shè)定，以實現(xiàn)不同的仿真目標(biāo)，如快速計算、標(biāo)準(zhǔn)計算和精確計算等.
2.1工藝方案和參數(shù)設(shè)置概述
根據(jù)翼子板的CAD數(shù)據(jù)以及實際生產(chǎn)中的工藝設(shè)置要求，仿真分析工序流程見圖1，其中，自重分析和拉延前的板料夾持為仿真工序.由于考慮板料自重和夾緊過程中產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變問題，故單獨提取出來作為一個仿真工序.
在產(chǎn)品研發(fā)的不同階段，仿真的目的不同，仿真參數(shù)的設(shè)置也不同：在產(chǎn)品設(shè)計的初級階段時，為快速評估產(chǎn)品的可成形性，仿真參數(shù)應(yīng)以快速為首要目標(biāo)進行設(shè)置，以減少分析時間、提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量；在模具制造開始的前期，須對工藝數(shù)模進行精確的仿真評估，此時的仿真參數(shù)就要以仿真的高精度為目標(biāo)，確保模具制造的高精度，減少試模和返修成本②.這些仿真參數(shù)包括拉深速度、單元類型、摩擦因數(shù)、坯料網(wǎng)格大小和質(zhì)量縮放等，根據(jù)不同的仿真目的，對上述仿真參數(shù)進行設(shè)定即可完成模板定制.
第6篇：仿真設(shè)計流程范文
中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0173-02
航空貨運站內(nèi)處理貨物類型多，流程復(fù)雜，時效性強，其設(shè)計過程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文針對貨運站的作業(yè)特點，結(jié)合仿真設(shè)計理念，研究航空貨運站仿真設(shè)計模型的建立過程，并初步探討其參數(shù)化模型原理。
1.航空貨運的作業(yè)流程
1.1出港流程
出港貨物車輛站臺卸貨，貨物將首先進行清點、登記、稱重、X光檢查，安檢合格后，進行組合作業(yè)，完成組合的集裝貨進行復(fù)重、掛吊牌作業(yè)，而后進入立體存儲，根據(jù)航班起飛指令進行編組等待。
1.2進港流程
進港貨物運至貨運站空側(cè)，經(jīng)數(shù)量清點和信息錄入，而后送至分解工作臺分解、清點、錄入，分解完的散貨送至散貨暫存區(qū)短期存儲。依據(jù)貨代或貨主提貨申請，送至陸側(cè)交接區(qū)裝車。
1.3中轉(zhuǎn)流程
中轉(zhuǎn)貨物在空側(cè)交接完畢后，送至進港貨運站，完成分解、理貨作業(yè)并暫存于對應(yīng)的中轉(zhuǎn)作業(yè)區(qū)，后送至出港貨運站再次出港。
2.航空貨運站作業(yè)特點與仿真需求
2.1生產(chǎn)的間斷性
航空貨運站作業(yè)通常是不連續(xù)、間斷性的。這就決定了在運行仿真模型時應(yīng)采取分段分時仿真，仿真時刻為完成客戶最后一票貨單，并將所有的進出港作業(yè)都完成。航空貨運站仿真模型屬于終止型仿真，而不屬于穩(wěn)態(tài)型仿真。
2.2生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性
生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性主要表現(xiàn)在：時間上的不平衡性；日貨物處理量的不平衡性；收發(fā)貨作業(yè)量與組合分解作業(yè)量的不平衡性等。這種不平衡性造成了存儲容量、輸送設(shè)備、組合分解設(shè)備、暫存區(qū)以及作業(yè)人員方面的不平衡。某些造成航空貨運站生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性的因素是客觀存在的，可以通過改善作業(yè)方法和流程來適應(yīng)這種不平衡性。通過仿真模型，應(yīng)用不同的設(shè)備調(diào)度策略和作業(yè)計劃，在生產(chǎn)任務(wù)不平衡的情況下，來驗證該策略和作業(yè)計劃對設(shè)備利用率和系統(tǒng)效率的影響。
2.3生產(chǎn)任務(wù)的集中性
在生產(chǎn)過程中，訂單處理、安檢暫存、集裝貨存儲搬運這幾個作業(yè)基本是同時進行的。因此，航空貨運站整個作業(yè)流程規(guī)劃、設(shè)備配置、區(qū)域劃分和設(shè)置、人員數(shù)量和構(gòu)成等其他參數(shù)是否可以滿足高峰使用需求，需要經(jīng)過仿真模型運行后得以準(zhǔn)確評價。另一方面，仿真模型也對設(shè)備使用情況、人員需求情況進行分析和評價，并評價系統(tǒng)的作業(yè)能力。
3.航空貨運站仿真模型的建立
3.1模塊化建模的基本原理
根據(jù)模塊化設(shè)計思想的基本原理和方法，將航空貨運站按照一定的原則，劃分為若干個模塊模型，這些模塊具有一定的獨立性，可在不同計算機上進行仿真模型開發(fā)和運行；同時通過對各個模塊之間的接口或參數(shù)進行定義，將不同模塊在同一臺計算機上連接成一個完整的模型，進行整個復(fù)雜系統(tǒng)的仿真模型運行。
3.2模塊模型劃分的原則
（1）按照物理平面或空間布局來劃分模塊模型；
（2）按照功能要求來劃分模塊模型；
（3）按照關(guān)鍵作業(yè)設(shè)備來劃分模塊模型。
3.3航空貨運站仿真模型
結(jié)合層次分析理論，航空貨運站可按照“系統(tǒng)層―子系統(tǒng)層―模塊層―單元層―參數(shù)層” 建立仿真模型。模塊層是完成特定獨立功能的單元集合，單元層是仿真建模的最小單元。
航空貨運站仿真模型可劃分為以下模塊：
（1）站臺模塊。進出港陸側(cè)車輛到指定站臺交接貨，使用叉車搬運或人工搬運方式，將暫存區(qū)的貨物裝卸上車。涉及單元：人工搬運單元、叉車搬運單元、散貨暫存單元。
（2）安檢模塊。經(jīng)站臺收貨的散貨送至X光機安檢、稱重，合格貨物經(jīng)過叉車搬運，送至散貨暫存區(qū)域等待組合，安檢不合格貨物退回。涉及單元：X光機單元、稱重單元、叉車搬運單元、散貨暫存單元。
（3）散貨搬運模塊。進出港貨物通過上一模塊單元處理后，使用人工搬運或叉車搬運方式，按照系統(tǒng)約定路線和邏輯，將貨物送至下一個模塊單元。涉及單元：叉車搬運單元。
（4）海關(guān)查驗?zāi)K。出港貨物進過安檢模塊、進港貨物進過分解組合模塊后，一定比例送至海關(guān)查驗。查驗合格貨物送至下一模塊，不合格貨物送至海關(guān)暫扣區(qū)。涉及單元：叉車搬運單元、叉車貨架單元、散貨暫存單元。
（5）散貨存儲模塊。對于在站時間較長的散貨以及安檢、海關(guān)暫扣的貨物，需送至散貨存儲模塊處理。涉及單元：叉車搬運單元、叉車貨架單元、散貨存儲單元。
（6）中轉(zhuǎn)模塊。中轉(zhuǎn)貨物包括散貨和集裝貨兩種。進港需中轉(zhuǎn)貨物經(jīng)過集裝貨搬運模塊或組合分解模塊后，送至中轉(zhuǎn)模塊，等待再一次出港。涉及單元：叉車搬運單元、ETV單元、散貨存儲單元、集裝貨存儲單元。
（7）組合分解模塊。出港貨物經(jīng)過安檢模塊、散貨暫存模塊，進港貨物經(jīng)過集裝貨存儲模塊、集裝貨搬運模塊后送至組合分解模塊，進行散貨/集裝貨的組合分解工作。涉及單元：組合分解單元、輥道臺輸送單元。
（8）集裝貨搬運模塊。出港貨物經(jīng)過組合分解模塊、進港貨物經(jīng)過集裝貨存儲模塊后送至集裝貨搬運模塊，按照系統(tǒng)約定路線和邏輯，送至下一個處理模塊。涉及單元：TV單元、輥道臺輸送單元。
（9）集裝貨存儲模塊。對于在站時間較長的進出港集裝貨，送至集裝貨存儲模塊處理。涉及單元：TV單元、ETV單元、輥道臺輸送單元。
（10）集裝貨直通模塊。對于不需要經(jīng)過貨運站組合分解、安檢模塊的直通貨物，送至集裝貨直通模塊處理。涉及單元：集裝貨暫存單元、ETV單元、輥道臺輸送單元。
4.航空貨運站仿真參數(shù)化模型
在建立參數(shù)化模型時，一般可從三個方面對系統(tǒng)進行描述，即幾何屬性、動作屬性和系統(tǒng)屬性。航空貨運站中任何單元的幾何屬性都可由基本的尺寸和位置參數(shù)定義?？傻脜?shù)方程：
G（P，S）=P（x，y，z）+S（l，w，h）
式中： G―幾何屬性；P―位置參數(shù)；S―尺寸參數(shù)。
對于單元還要定義它的動作屬性，動作屬性可分成兩類：運動參數(shù)和保障參數(shù)?？傻脜?shù)方程：
V（M，R）=M（s，a）+W（p）
式中：V―動作屬性；M―運動參數(shù)；W―保障參數(shù)；
仿真單元的系統(tǒng)屬性也包括兩個方面：約束參數(shù)和能力參數(shù)?？傻脜?shù)方程：
A（Q，E）=Q（t）+E（t）
式中：A―系統(tǒng)屬性；M―約束參數(shù)；W―能力參數(shù)；
利用這三類屬性，經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮喕统橄?，對仿真模型中“單元層”元素依次定義，就能描述航空貨運站整個系統(tǒng)。
5.結(jié)語
參數(shù)化的航空貨運站仿真設(shè)計，是提升此類復(fù)雜系統(tǒng)工程設(shè)計的重要手段，一方面可客觀驗證設(shè)計方案的準(zhǔn)確性，另一方面通過動態(tài)運行仿真模型，為未來生產(chǎn)組織提供決策依據(jù)。
參考文獻
第7篇：仿真設(shè)計流程范文
關(guān)鍵詞： 業(yè)務(wù)流程; 仿真培訓(xùn); 流程知識; 自動測評
中圖分類號： TN919?34; TP391.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）24?0018?04
Scheme for simulation evaluation of process knowledge based on operation log
XUE Ting?yu1， L? Zheng?quan2， ZHANG Jie?ping1， XU Yan2
（1. Glorious Sun School of Business and Management， Donghua University， Shanghai 200051， China;
2. Shanghai Municipal Electric Power Company， Shanghai 200438， China）
Abstract： As the complexity of the application systems， companies need to train and assess their staff who use the systems. To reduce the cost of training and examination， and improve the efficiency of business training， a process?oriented professional knowledge training simulation system and automatic exam evaluation frameworks and processes for business training is put forward. With the help of the system operation log and the operation sequence， an objective training evaluation to the staff is made. The simulation evaluation scheme achieved relative objectivity and impartiality， significantly improved the efficiency of practical training and examination of process?oriented knowledge.
Keywords： business process; simulation training; process knowledge; automatic evaluation
0 引 言
傳統(tǒng)針對應(yīng)用系統(tǒng)培訓(xùn)考核存在諸多的弊端：
（1） 考生進行流程業(yè)務(wù)過程的考試結(jié)果無存儲記錄，不能審核;
（2） 流程業(yè)務(wù)操作的題型不記錄考生的操作步驟和時間，無法考察考生在完成過程性知識點過程中的正確與否;
（3） 考核結(jié)果的批閱方式仍然采取人工進行批閱，費時費力且容易出錯。
針對以上情況，為不斷提高工作效率，提升服務(wù)水平，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)考核，本文提出一個仿真培訓(xùn)考核方案，其特點是針對流程業(yè)務(wù)題型能夠?qū)崿F(xiàn)：
（1） 流程業(yè)務(wù)題型題庫的管理;
（2） 題型數(shù)據(jù)的初始化;
（3） 記錄考生在進行系統(tǒng)操作過程中的流程日志;
（4） 記錄考生考試答題的操作時間;
（5） 支持仿真培訓(xùn)功能;
（6） 根據(jù)評分規(guī)則實現(xiàn)考生答案的自動評分，提高批閱效率，尤其是面對大量試卷時做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，短時間內(nèi)完成批閱。
1 國內(nèi)外仿真考評系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
國內(nèi)外雖然擁有各種仿真考評系統(tǒng)，但基于流程知識的仿真培訓(xùn)考核操作過程中的自動評分卻很少涉及。計算機自動評分（Computer Automated Scoring，CAS）是指使用計算機程序來模擬人工評分的標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)部過程，對開放式題目和表現(xiàn)性活動進行評分及反饋。最早的CAS系統(tǒng)產(chǎn)生于教育領(lǐng)域，如對學(xué)?；蛘吲嘤?xùn)機構(gòu)的認(rèn)證考試，文獻[1?3]就是針對教學(xué)考卷考試知識點的自動評分。隨著理論和技術(shù)的發(fā)展，CAS發(fā)展到多個領(lǐng)域，運用于航海、建筑、技能考核等，但是這些領(lǐng)域往往針對需要員工進行現(xiàn)場實地操作的業(yè)務(wù)，如文獻[4?7]。自動考評在電力行業(yè)的應(yīng)用也較為廣泛，但大部分考評系統(tǒng)只對實務(wù)型業(yè)務(wù)開展。目前，各領(lǐng)域操作的流程越來越重要，對業(yè)務(wù)操作的序列性也越發(fā)的重視。雖然目前有針對流程性業(yè)務(wù)的培訓(xùn)系統(tǒng)，但是流程性業(yè)務(wù)知識培訓(xùn)后的考評卻較少涉及，雖然文獻[8]提到了仿真系統(tǒng)的自動測評技術(shù)，但是卻沒有利用操作過程中系統(tǒng)活動日志為依據(jù)來進行判斷。本文利用系統(tǒng)的操作痕跡即操作日志，根據(jù)仿真系統(tǒng)中存儲的答案為每一類型流程題型設(shè)計一個自動評分規(guī)則，完成業(yè)務(wù)流程操作的仿真培訓(xùn)自動評分。
2 系統(tǒng)流程與結(jié)構(gòu)模型設(shè)計
2.1 系統(tǒng)流程設(shè)計
針對本文提出的研究方案，以構(gòu)建新型流程知識仿真考核系統(tǒng)，提高現(xiàn)代應(yīng)用程序培訓(xùn)考核質(zhì)量為宗旨，服務(wù)于引進了新型復(fù)雜應(yīng)用需要進行人員培訓(xùn)的電力公司。
根據(jù)圖1的流程圖，本文設(shè)計的流程知識仿真培訓(xùn)考核系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)計算機應(yīng)用考試系統(tǒng)，其仿真試題題庫存儲、考試環(huán)境準(zhǔn)備、評判試卷、成績匯總等工作都由系統(tǒng)支持，提高了培訓(xùn)考評的公平公正。
流程題型業(yè)務(wù)仿真界面即流程題型考核界面與實際操作系統(tǒng)界面具有完全相同的操作環(huán)境;邏輯包含流程業(yè)務(wù)邏輯和評分規(guī)則，流程知識業(yè)務(wù)邏輯是與考核知識點相對應(yīng)的業(yè)務(wù)流程邏輯，評分規(guī)則是題目評分的算法細(xì)則;數(shù)據(jù)域包括初始化數(shù)據(jù)，考試輸入數(shù)據(jù)，期望輸出結(jié)果即題目所對應(yīng)的答案結(jié)果數(shù)據(jù)，考生輸出結(jié)果即考生輸入數(shù)據(jù)依流程邏輯所產(chǎn)生的結(jié)果;結(jié)果包括獲取考試環(huán)境數(shù)據(jù)即獲取考試場次編號、考生編號等環(huán)境數(shù)據(jù)，記錄考試操作痕跡即記錄考題所要求的操作過程痕跡，輸出答題結(jié)果即輸出考試結(jié)果和答題、操作記錄。
3 基于操作日志的流程知識培訓(xùn)考核關(guān)鍵問題
3.1 基于操作日志的流程知識測評自動化模型
業(yè)務(wù)流程是由若干相互關(guān)聯(lián)的、按照一定時間和邏輯順序組成的活動集合，而活動是由相應(yīng)的角色通過利用各種資源來執(zhí)行有相應(yīng)的輸入、處理規(guī)則和輸出組成。流程業(yè)務(wù)題型就是在業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)以及時間或邏輯順序在系統(tǒng)中進行操作的一種題型，操作中涉及到的各種知識即流程知識。
本仿真系統(tǒng)的考核主要針對考生的流程題型的操作進行評判，考生的操作導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的變化。因此，對考生考試過程中的操作序列的提取主要通過存儲考生在進行流程考試操作過程中的操作日志到數(shù)據(jù)庫中來實現(xiàn)。同時，將考生的操作直接定義為事件來表示考生的操作序列，用四元組表示事件E（M，D，S，P）。其中M為操作模塊，D為操作日志，通過操作日志可以反映考生的操作順序和操作時間，S為進行操作后后續(xù)模塊狀態(tài)，P表示進行該操作需要的參數(shù)即初始化數(shù)據(jù)。當(dāng)對所有的操作都定義成事件的標(biāo)準(zhǔn)形式后，把每道題的最簡正確操作序列存入數(shù)據(jù)庫的評分規(guī)則庫中，這樣就完成了正確答案的操作序列表示。
在事件E中，日志D的結(jié)構(gòu)是由考生的操作順序以及操作過程中的時間組成，即D可以表示為D（H，T）。H表示在日志中存儲的考試的操作步驟，即各操作之間的順序，H的存儲方式是一個三維數(shù)組，為H（Iv，V，Ov），V表示業(yè)務(wù)流程活動，Iv表示活動V的輸入數(shù)據(jù)，Ov表示活動V的輸出數(shù)據(jù);T表示考生操作完流程耗費的時間。如D中存儲的信息可以是（（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Ic，e，Oc）），10 min），表示考生完成流程走的步驟是sace，完成流程花費的時間為10 min，最終結(jié)果是Oc。其中，s代表start，e代表end。
本文自動測評結(jié)合操作序列和操作結(jié)果一同進行測評。因此本文提出的實操題型的自動測評模型如圖3所示。
圖3中的推理機利用事先設(shè)定好的每個操作步驟的評分標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)對考生的合理評分。動態(tài)數(shù)據(jù)庫主要存儲考生操作過程中的相關(guān)信息，如初始狀態(tài)、推理規(guī)則等，可以在系統(tǒng)推理或成績計算過程中動態(tài)生成或刪除。
3.2 基于操作日志的流程知識考評方案
在進行自動評分過程中，首先抽取待評試卷，從規(guī)則庫中找出每道題對應(yīng)的規(guī)則組成待用規(guī)則集存入動態(tài)數(shù)據(jù)庫。待用規(guī)則即正確答案，對于基于結(jié)果或序列的操作所表示的分別是正確答案或最簡操作步驟。
在確定了操作測評的自動化模型以及評分流程后，評分的算法主要是：判斷正確答案的操作序列是否出現(xiàn)在考生的操作步驟中，根據(jù)考生操作日志判斷考生的操作順序是否正確。由于正確答案的操作序列存在多個可能，需逐個比對，只有均不符合才能判定考生的操作不全對。若答題有時間限制，查看答題時間是否有超出規(guī)定答題時間，若超出則根據(jù)評分條件進行相應(yīng)的減分。具體流程如圖4所示。
圖4 實操考核自動評分流程
3.3 基于操作日志的流程知識自動評分規(guī)則
自動評分的規(guī)則主要通過考生的操作日志，比較實際操作過程與標(biāo)準(zhǔn)過程的差異來進行。評分規(guī)則的設(shè)置原理為操作到某一步多少分，得出正確結(jié)果多少分，然后計算總得分。每一個類型的題都有自己的評分規(guī)則，即每一類型的業(yè)務(wù)操作流程都有一個評分規(guī)則，每道題的評分規(guī)則是事先定義好存放在規(guī)則庫中。圖5是本系統(tǒng)中提出的評分規(guī)則的評分過程圖，根據(jù)每個題型的得分標(biāo)準(zhǔn)進行相應(yīng)的評分，最終得出流程的總分。
圖5 操作步驟評分過程
4 實例研究
某電力公司在系統(tǒng)中進行業(yè)務(wù)流程考核，用流程日志記錄每個考生的操作痕跡，包括考試答題操作時間，操作先后順序等信息。當(dāng)考生完成上一步操作后，操作序列存取考生操作的事件信息，將這一步的結(jié)果傳遞到下一步的初始數(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)裝載。每一步的操作都有一個操作序列存取考生的操作題目、操作日志、操作結(jié)果和初始數(shù)據(jù)信息。之后根據(jù)自動評分流程將考生的操作序列和題目的標(biāo)準(zhǔn)操作序列進行比對，將期望輸出結(jié)果跟考生實際結(jié)果比較得出考生實操的最終分?jǐn)?shù)。
在實際操作過程中，假設(shè)考生在考試過程中的操作步驟為sacmge，那么對該考生該業(yè)務(wù)中考試的操作日志D中存儲的操作路徑H為（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Im，m，Om），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），上一活動的輸出是下一活動的輸入，即Os與Ia相同，而考生操作這一流程的時間為10 min，因此，D的存儲信息為（H，10 min）。而規(guī)則庫中存儲的這一業(yè)務(wù)的正確操作路徑為sacfge，即正確操作路徑為H1（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（If，f，Of），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），同時業(yè)務(wù)規(guī)定在進行操作花費的時間不得多于15 min。因此，該流程存于規(guī)則庫中的正確答案應(yīng)為（H1，15 min）。評分規(guī)則此時比較實際操作過程與標(biāo)準(zhǔn)過程的差異。根據(jù)評分規(guī)則，該考生的前兩步正確，但是c之后的活動應(yīng)為f，而考生的操作是c?>m，遍歷考生接下來的所有操作均無f，系統(tǒng)扣除該步驟分。再對比標(biāo)準(zhǔn)答案中，f的下一活動為g，同時遍歷考生日志得到g，遍歷到e結(jié)束。而考生的操作時間為10 min<15 min，沒有超出該題的時間限制，不需扣除超時分?jǐn)?shù)。
因此，雖然考生最終結(jié)果跟標(biāo)準(zhǔn)答案一樣，但操作過程中卻有錯誤，沒有完全掌握業(yè)務(wù)流程知識。而基于操作日志的仿真考評方案就能根據(jù)考生的操作序列進行比對，真正起到考察考生流程知識點掌握情況以及熟練程度，幫助考生針對性的進行再培訓(xùn)。
5 結(jié) 語
本文給出了操作序列表示方法和測評的自動化模型，在此基礎(chǔ)上建立考核自動評分流程。同時結(jié)合實例構(gòu)建出有效的自動評分方案。該系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)流程性考試人工評分的不足，實現(xiàn)相對、客觀，提高了流程業(yè)務(wù)知識點考核的工作效率，同時也降低了業(yè)務(wù)培訓(xùn)考核的成本。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的不斷進步，面向流程性業(yè)務(wù)題型的自動閱卷技術(shù)也將不斷成熟，必將在今后的仿真培訓(xùn)考核系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。
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第8篇：仿真設(shè)計流程范文
“數(shù)字信號處理”課程是高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的主干課程，理論概念復(fù)雜抽象，涉及到大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，學(xué)生理解和掌握起來有一定難度。因此，很多高校以MATLAB軟件作為仿真平臺，完成一些基本理論和數(shù)字濾波器設(shè)計理論的仿真實驗，這樣對于學(xué)生理解數(shù)字信號處理的基本概念和理論有一定的幫助，但如何結(jié)合相關(guān)理論設(shè)計實際的DSP電路系統(tǒng)成為課程教學(xué)發(fā)展的主要瓶頸[1][2][3][4]。因此，我系開設(shè)了“DSP電路設(shè)計”課程，通過基于模型設(shè)計的現(xiàn)代電路設(shè)計流程，采用MATLAB軟件和Xilinx公司的Zed Board開發(fā)板作為實踐的軟、硬件平臺，為學(xué)生提供一個實現(xiàn)DSP系統(tǒng)較為完整的工程實現(xiàn)方法和流程。
1.基于模型設(shè)計的現(xiàn)代電路設(shè)計流程
Simulink[5]是基于模型設(shè)計的開發(fā)平臺和工具，對動態(tài)系統(tǒng)進行模擬、仿真、分析。Simulink提的系統(tǒng)基本模型庫包括各類信號源，信號終端，各種線性和非線性器件、連線、插件等;Simulink提供兩種HDL代碼自動生成工具：（1）HDL Coder可以將用戶自定義的函數(shù)、Simulink 模型、和State?ow圖生成簡潔、可綜合的 VHDL或者Verilog代碼。（2）Filter Design HDL Coder可以將DSP系統(tǒng)工具箱設(shè)計的定點濾波器生成簡潔、可綜合的VHDL或者Verilog代碼。電路的綜合、布局布線、實現(xiàn)工具由Xilinx公司的ISE或者Vivado完成，整個設(shè)計流程如圖1所示。
圖1 基于模型設(shè)計的現(xiàn)代電路設(shè)計流程
2.理論課程部分
理論課程部分主要立足與Xilinx公司的ZedBoard板卡的硬件資源，并補充一些與實際應(yīng)用緊密相關(guān)理論預(yù)算法。主要包括定點數(shù)與浮點數(shù)、數(shù)據(jù)量化、關(guān)鍵路徑分析、加減乘除電路、乘累加單元電路、FIR濾波器、IIR濾波器在FPGA上的實現(xiàn)。為了鍛煉學(xué)生實際系統(tǒng)的設(shè)計能力，還增加了CORDIC算法和在基帶電路廣泛應(yīng)用的級聯(lián)積分梳狀 CIC（Cascade Integrator Comb）濾波器相關(guān)內(nèi)容。通過理論知識與實際DSP系統(tǒng)的緊密銜接，幫助學(xué)生對理論知識的進一步深入理解。
3.實驗課程部分
實驗課程部分包括兩部分：基礎(chǔ)設(shè)計實驗和綜合設(shè)計實驗[6]。實驗平臺軟件采用Simulink完成模型設(shè)計與代碼轉(zhuǎn)換，Xilinx公司的Vivado完成代碼的綜合、布局布線、FPGA電路實現(xiàn);硬件采用Xilinx公司最先進的7系列ZedBoard開發(fā)板。將先進的硬件和基于模型設(shè)計的現(xiàn)代電路設(shè)計流程融入到實驗教學(xué)環(huán)境中，直接業(yè)界流行的工程開發(fā)流程接軌，這樣有利于學(xué)生在未來工作環(huán)境中適應(yīng)力德提升。
（1）基礎(chǔ)設(shè)計實驗
基礎(chǔ)設(shè)計實驗主要以模仿和驗證為主，使學(xué)生快速掌握基于模型設(shè)計進行DSP系統(tǒng)的開發(fā)流程，熟悉ZedBoard開發(fā)板的硬件相關(guān)資源，為后續(xù)綜合設(shè)計實驗奠定良好基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)計實驗主要分為三 部分。
第一部分通過建立一個簡單的DSP系統(tǒng)，讓學(xué)生熟悉利用基于模型設(shè)計的現(xiàn)代電路設(shè)計流程實現(xiàn)DSP系統(tǒng)，并完成FPGA開發(fā)板上的調(diào)試。通過該部分實驗，學(xué)生可了解 浮點系統(tǒng)與定點系統(tǒng)的區(qū)別，運算電路的數(shù)據(jù)溢出，數(shù)據(jù)位寬的量化，以及如何根據(jù)芯片邏輯資源規(guī)劃電路的實現(xiàn)，進一步理解實際系統(tǒng)與理論的區(qū)別與聯(lián)系。
第二部分設(shè)計一個復(fù)雜、完整的DSP系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)包括信號源的輸入和相關(guān)濾波器的設(shè)計，通過軟硬件協(xié)同仿真的方式加深學(xué)生對于理論仿真與系統(tǒng)實際仿真的區(qū)別，提高學(xué)生在線調(diào)試DSP系統(tǒng)的能力。
圖2 基于模型設(shè)計的軟硬件協(xié)同仿真DSP系統(tǒng)
圖3 GSM系統(tǒng)中的DDC濾波器組成
第三部分是主要是一些與課程理論相關(guān)的一些新技術(shù)知識的應(yīng)用實驗，例如GSM（Global System系for Mobile Communications）統(tǒng)中的DDC（Digital Down Converter）濾波器設(shè)計。輸入信號的采樣率為69.333MHz，輸出信號的采樣率為270.832MHz。為了滿足設(shè)計規(guī)范要求，該DDC由三級濾波組成，如圖3所示。第一級為CIC濾波器;第二級為補償FIR濾波器，補償?shù)谝患壨◣?nèi)的衰減;第三級為編程可調(diào)的FIR濾波器，完成DDC濾波器的總的通帶增益和采樣率調(diào)整。該實驗涉及知識面有一定深度、模型設(shè)計復(fù)雜，實驗的完成使學(xué)生進一步提高整個DSP系統(tǒng)的設(shè)計能力。
（2）綜合設(shè)計實驗
課程末期安排學(xué)生分組完成綜合設(shè)計，設(shè)計題目是結(jié)合教師的教學(xué)工作和相關(guān)科研項目提出，例如：基帶系統(tǒng)的信道編碼系統(tǒng)設(shè)計、語音信號的數(shù)字濾波系統(tǒng)設(shè)計、圖像信號消噪聲濾波系統(tǒng)設(shè)計等。學(xué)生確定題目后，根據(jù)設(shè)計要求和實驗平臺，查閱資料，進行系統(tǒng)設(shè)計。實驗成后現(xiàn)場演示實驗結(jié)果，采用答辯方式說明設(shè)計思路及方案，提交實驗設(shè)計報告。通過完成綜合設(shè)計實驗，學(xué)生可以提高團隊合作的能力、綜合應(yīng)用相關(guān)知識解決實際問題的能力，為未來的實際工作奠定基礎(chǔ)。
第9篇：仿真設(shè)計流程范文
關(guān)鍵詞：ASIC；設(shè)計流程；數(shù)字集成電路
中圖分類號：TN742 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0028-02
進入21世紀(jì)以后，通信技術(shù)的發(fā)展與人民生活需求的不斷增長，導(dǎo)致集成電路的需求出現(xiàn)井噴式的增長。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設(shè)計和生產(chǎn)周期短，同時功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優(yōu)點。因此涌現(xiàn)出來一大批數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計公司。其中，北京的微電子集成產(chǎn)業(yè)園和上海的張江微電子園集中了國內(nèi)很多的芯片設(shè)計（簡稱IC設(shè)計）公司和國外頂尖IC設(shè)計公司駐中國研發(fā)部。而專用集成電路是現(xiàn)在集成電路設(shè)計的研究熱點。包含有數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計、模擬ASIC設(shè)計、數(shù)?；旌螦SIC設(shè)計、射頻ASIC設(shè)計等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數(shù)字ASIC設(shè)計。ASIC設(shè)計過程總共分為5個階段，分別為：項目策劃、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計與可測性設(shè)計、時序驗證與版圖設(shè)計、流片與整理。這5個階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務(wù)的分界點。本論文也將以此5個階段為主線進行研究和討論。
一、項目策劃
在集成電路設(shè)計的第一個階段是項目策劃。這就需要開發(fā)團隊在正式進入是實質(zhì)性研發(fā)階段之前，需要對該產(chǎn)品潛在的市場需求進行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，做出可行性報告。將此可行性報告提交市場和研發(fā)部門進行論證，討論該產(chǎn)品研發(fā)的正確性與否。如果可行，則寫項目任務(wù)書，用以給出明確的產(chǎn)品性能的大致說明，項目進度、研發(fā)周期管理等的。
二、總體設(shè)計
第二階段是總體設(shè)計?？傮w設(shè)計階段的主要任務(wù)是：認(rèn)真分析市場的需求，確定設(shè)計對象以及設(shè)計目標(biāo)。在原先第一階段給出的項目任務(wù)書的基礎(chǔ)上，進一步充實芯片的功能確定，內(nèi)外部性能的要求，芯片驗收的參數(shù)指標(biāo)。同時要積極組織各方面的人員論證各種實現(xiàn)可行的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，選擇最佳的實現(xiàn)方案，敲定最終的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，以及加工工程，工藝水平。在系統(tǒng)實現(xiàn)方案完成之后，需要是使用仿真軟件進行系統(tǒng)設(shè)計，并進行仿真，進行可行性驗證。通過仿真結(jié)果，來初步估計產(chǎn)品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統(tǒng)規(guī)范化說明書為任務(wù)完成的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)規(guī)范化說明書中，主要包含有晶片面積的估計；．產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算估計；初始的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計；風(fēng)險分析；設(shè)立產(chǎn)品的目標(biāo)、可行性和里程碑；設(shè)計路線和開發(fā)工具的選定。其中需要指出的是進行系統(tǒng)設(shè)計以及系統(tǒng)仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個環(huán)節(jié)，它是對該項目的利潤模型、開發(fā)周期和風(fēng)險性的分析。一方面，該ASIC開發(fā)項目的最終產(chǎn)品是替代目前的一個成功產(chǎn)品，則成本降低與功能增強是項目最突出的任務(wù)。另一方面，該ASIC開發(fā)項目旨在開辟新的市場或者替代目前尚未成功的產(chǎn)品，研發(fā)時間將是項目中首先關(guān)心的文圖。由于項目的研發(fā)策略會對整個項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計、開發(fā)等產(chǎn)生巨大的影響，項目規(guī)劃者需要根據(jù)項目的具體情況在正式研發(fā)階段開始之前對項目的這些驅(qū)動因素進行歸納分析，以制定項目的研發(fā)策略。
三、詳細(xì)設(shè)計與可測性設(shè)計
數(shù)字研發(fā)流程走到此，如果前面的任務(wù)全部走完，那么研發(fā)將進入實質(zhì)性的開發(fā)階段。這一個過程又拆分為如下的模塊：
（一）頂層模塊劃分
頂層設(shè)計是一個富有創(chuàng)造性的階段，在這個階段，要定義產(chǎn)品的頂層架構(gòu)。許多經(jīng)典的工程折中問題都需要在這個階段做出決定。產(chǎn)品的開銷、設(shè)計的開銷、產(chǎn)品上市時間、資源需求和風(fēng)險之間的對比也是頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一部分。這個階段中的創(chuàng)造性思維對于產(chǎn)品的成功有著極大的影響。創(chuàng)造性可以體現(xiàn)在產(chǎn)品的創(chuàng)意、頂層架構(gòu)設(shè)計創(chuàng)意和設(shè)計流程的創(chuàng)意等方面。這個階段的工作主要由少數(shù)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計才能的高級工程師參與。這一階段的具體任務(wù)是：討論幾個頂層結(jié)構(gòu)備選項；分析這幾個頂層結(jié)構(gòu)選項——需要考慮技術(shù)靈活性、資源需求及開發(fā)周期等；完成頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計說明；確定關(guān)鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開發(fā)組成員；確定新的工具；確定開發(fā)路線/流程；討論風(fēng)險；預(yù)估硅片面積、輸入輸出引腳、開銷和功耗等。這個階段需要遞交的文檔則是這個階段需要遞交的文檔：結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔與ASIC開發(fā)計劃文檔。在結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔中，設(shè)計者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統(tǒng)中的一個重要部分，它的功能需要在頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計說明中詳細(xì)的描述。ASIC開發(fā)計劃：這個計劃必須經(jīng)過項目管理人員的驗收通過。同時，還需要完成設(shè)計線路描述文檔。這個文檔要再次定義項目開發(fā)中所需要的工具、技術(shù)和方法。
（二）模塊級詳細(xì)設(shè)計
模塊級詳細(xì)設(shè)計，顧名思義，則是將頂層結(jié)構(gòu)合理地劃分成一些更小的模塊。各個小設(shè)計模塊間需認(rèn)真細(xì)致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯(lián)系等等。為了明了給對方展示劃分結(jié)果，ASIC的層次化結(jié)構(gòu)一般以圖示方式表示。
本階段的任務(wù)分別為：將頂層架構(gòu)分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項目開發(fā)計劃和頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔；風(fēng)險進一步分析；開發(fā)規(guī)范(代碼編寫風(fēng)格，開發(fā)環(huán)境的目錄結(jié)構(gòu)）；檢查芯片設(shè)計規(guī)則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計芯片的門數(shù)。本階段輸出的則是各個模塊的設(shè)計文檔，以及準(zhǔn)確的項目研發(fā)計劃。同時，從該階段開始，需要設(shè)計人員將ASIC的生產(chǎn)商必須確定下來。項目管理者必須與ASIC生產(chǎn)商建立例會制度，在這些例會中需要討論ASIC的結(jié)構(gòu)和設(shè)計路線。因為ASIC生產(chǎn)商有他們的一套生產(chǎn)流程和他們自己的技術(shù)特點，設(shè)計也需要遵循他們的設(shè)計規(guī)則。以免設(shè)計走不必要的彎路，耽誤設(shè)計進度。
（三）模塊實現(xiàn)
模塊設(shè)計階段，則是以文檔引導(dǎo)設(shè)計。主要任務(wù)為：模塊及設(shè)計、編碼、測試和綜合；芯片級的測試環(huán)境設(shè)計、編碼和測試；給出一個更準(zhǔn)確的芯片面積估計。在這個階段，編碼的測試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個階段輸出所有的模塊設(shè)計、代碼和模塊織的測試；初始的模塊級綜合；最終決定的芯片引腳。
（四）系統(tǒng)仿真，綜合和版圖設(shè)計前門級仿真階段
該階段的主要任務(wù)是：撰寫系統(tǒng)測試文檔；編寫測試偽代碼；進行RTL（硬件描述語言）級與門級仿真；記錄跟蹤問題的解決過程，如可能，使用錯誤自動報告系統(tǒng)進行錯誤的反饋和修改；檢查芯片設(shè)計是否滿足設(shè)計規(guī)范；開始撰寫芯片的使用指南；自行編寫綜合腳本，進行設(shè)計綜合(這個時候就需要掌握TCL腳本的簡單寫法)；依據(jù)芯片特性，大致畫出芯片內(nèi)模塊擺放的方法成功地完成第這個階段輸出的條目如下：驗收過的系統(tǒng)仿真；所有的RTL級仿真和門級仿真完成及測試報告；綜合后的網(wǎng)表。
四、時序驗證和版圖設(shè)計
ASIC設(shè)計的第四部分是時序驗證和版圖設(shè)計。這個階段是通過時序分析來指導(dǎo)版圖設(shè)計。主要的流程如圖1所示。
這個階段需要多次進行預(yù)布局布線，從整個電路中提取出所有時序路徑并計算信號沿在路徑上的延遲傳播，進而找出違背時序約束的錯誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進行后仿真。這些工作進行完畢以后需要輸出物理設(shè)計與設(shè)計驗證兩個文檔。物理設(shè)計(PhysicalDesign)是VLSI設(shè)計中最消耗時間的一步.他的工作是將電路設(shè)計中的每一個元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉(zhuǎn)換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設(shè)
計完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗證。版圖驗證主要包括有設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)和寄生參數(shù)提取(PE)。對版圖進行布局與布線不僅不要豐富的專業(yè)知識，同時更需要很多模擬電子以及布線的經(jīng)驗。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設(shè)計功能將芯片分割成多個小塊，以便單獨進行設(shè)計，再重新進行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門級網(wǎng)表，并快速構(gòu)建可準(zhǔn)確代表最終芯片（包括時序、布線、芯片大小，功耗和信號完整性）的芯片“虛擬原型”。通過使用物理虛擬原型功能，設(shè)計師可以快速驗證物理可行性并在邏輯上進行必要更改。在布局布線的時候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時鐘樹等工作之后，才可以進行開始使用工具進行自動的布局布線。最后得到的布局布線的結(jié)果仍然需要手工調(diào)整，才可以得到合理的設(shè)計版圖。
五、流片與整理階段
數(shù)字集成電路設(shè)計的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設(shè)計之后的仿真和綜合之后，網(wǎng)表被送去生產(chǎn)。生產(chǎn)簽字文檔將作為設(shè)計者和生產(chǎn)廠商之間的ASIC生產(chǎn)簽字的根據(jù)。這個文檔清楚地描述了網(wǎng)表的版本號、ASIC生產(chǎn)商所需要的測試向量、質(zhì)量意向和商業(yè)上的問題等。簽字之前，ASIC生產(chǎn)廠商需要仔細(xì)檢查設(shè)計者提供的網(wǎng)表文件、版圖設(shè)計結(jié)果和測試向量。通常ASIC生產(chǎn)廠商要求測試向量在簽字之前是經(jīng)過仿真的，這是一個比較長的過程。在樣片返回設(shè)計公司以后，仍然需要測試芯片；用錯誤報告數(shù)據(jù)庫跟蹤測試中出現(xiàn)的錯誤；分析失敗的測試?yán)?；對ASIC中出現(xiàn)的錯誤進行定位；針對ASIC中出現(xiàn)的錯誤，確定在網(wǎng)表中的改動；評估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環(huán)境測試)；進行與其他已有產(chǎn)品的互通性測試。確保生產(chǎn)的集成電路達到最初規(guī)定的性能與設(shè)計指標(biāo)。
綜上所述，由于底層工藝技術(shù)的不斷變化，以及新工具廠商的出現(xiàn)，ASIC設(shè)計流程會出現(xiàn)一些流程上的調(diào)整，這個流程也不是一層不變。本論文所講述的是現(xiàn)在各個IC設(shè)計公司通用的設(shè)計流程。
參考文獻：
[1]我國數(shù)字頻率合成芯片獲突破性進展. /news_show.asp.
